CN219326620U - 一种基于多级活性炭的连续流水处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种基于多级活性炭的连续流水处理系统，其不会造成污染物的穿透、无需中断水处理即可再生、大幅提升臭氧在水中的传质效率。其包括活性炭吸附罐，活性炭吸附罐的进水口一通过阀门与原水箱连接，活性炭吸附罐的出水口一通过阀门与净水箱连接，其特征在于：其还包括臭氧发生器，臭氧发生器通过隔膜压缩机、臭氧溶气罐、阀门与活性炭吸附罐的再生液进口连接，活性炭吸附罐的再生液出口通过阀门与臭氧尾气破坏装置连接，活性炭吸附罐大于等于三个，前一个活性炭吸附罐的出水口二通过阀门与后一个活性炭吸附罐的进水口二连接，最后一个活性炭吸附罐的出水口二通过阀门与第一个活性炭吸附罐的进水口二连接。

Description

一种基于多级活性炭的连续流水处理系统

技术领域

本实用新型涉及污水处理技术领域，具体为一种基于多级活性炭的连续流水处理系统。

背景技术

随着环保要求的日趋严格,越来越多的污水处理厂已提高尾水排放标准或纳入计划中，在各种改善尾水水质的深度处理技术中，活性炭吸附技术是最为有效、应用范围最广的方法之一。然而活性炭吸附饱和后处理效果恶化，需要对其再生后才能继续使用，为此常见活性炭处理系统采用一用一备的吸附，当吸附饱和后切换至备用段，然而切换不及时容易造成污染物的穿透，导致出水异常。

在对活性炭进行再生时，目前活性炭的再生主要是高温再生法，此方法需要专门的高温设备，一般需要转移活性炭至特定容器，异位再生，导致活性炭损耗较高且操作繁琐，同时，再生过程涉及到活性炭的装卸，导致水处理过程中断和尾水水质的不稳定。

另外，臭氧在溶液(废水)中的传质效率是限制反应动力学的主要参数，而传质效率与气液接触面积有直接关系（气液接触面积越大，臭氧传质动力学越高，有机化合物氧化速度越快），现有常规的臭氧扩散器都是普通的穿孔管或曝气头，产生的气泡尺寸通常在毫米级，导致臭氧在水中的传质效率不高。

实用新型内容

针对现有活性炭处理系统吸附饱和后切换至备用段，切换不及时容易造成污染物的穿透、活性炭再生时容易导致水处理中断、臭氧传质效率不高的问题，本实用新型提供了一种基于多级活性炭的连续流水处理系统，其能通过活性炭对废水进行连续处理，同时设置有多级活性炭吸附罐，可以在其中一个吸附罐效果减弱时始终保证有活性炭吸附罐在正常工作，从而不会造成污染物的穿透；通过臭氧释放相关装置来再生活性炭，无需中断水处理，而且产生的起泡可达纳米级，大幅提升臭氧在水中的传质效率。

其技术方案是这样的：一种基于多级活性炭的连续流水处理系统，其包括活性炭吸附罐，活性炭吸附罐的进水口一通过阀门与原水箱连接，活性炭吸附罐的出水口一通过阀门与净水箱连接，其特征在于：其还包括臭氧发生器，臭氧发生器通过隔膜压缩机、臭氧溶气罐、阀门与活性炭吸附罐的再生液进口连接，活性炭吸附罐的再生液出口通过阀门与臭氧尾气破坏装置连接，活性炭吸附罐分别为活性炭吸附罐一、活性炭吸附罐二……活性炭吸附罐N，N为大于等于三的整数，前一个活性炭吸附罐的出水口二通过阀门与后一个活性炭吸附罐的进水口二连接，最后一个活性炭吸附罐的出水口二通过阀门与第一个活性炭吸附罐的进水口二连接。

优选的，净水箱与臭氧溶气罐连接。

优选的，活性炭吸附罐的再生液出口与臭氧尾气破坏装置之间还连接有再生废水箱。

优选的，连接出水口二和进水口二的管道还与COD检测仪连接。

优选的，活性炭吸附罐的侧部设有手孔。

有益效果：（1）本专利采用至少3个活性炭吸附罐相连的形式，这样工作时其中部分活性炭吸附罐备用，而另外多个活性炭吸附罐实行多级串联吸附，这样如果其中一个工作的活性炭吸附罐效果减弱，仍保证有活性炭吸附罐在正常工作，从而避免污染物的穿透，导致出水异常的情况发生。

（2）本专利采用臭氧原位再生，在活性炭吸附罐底部增加臭氧释放相关装置，无需高温设备和异位转移即可实现活性炭吸附罐的再生操作。与常规臭氧氧化相比，本专利在臭氧发生器后增加隔膜压缩泵和溶气罐，使臭氧处于加压溶气状态，这样在活性炭吸附罐中释放后能够形成纳米级气泡，可大幅提升臭氧在水中的传质效率，将臭氧利用率从普通的30%提升至96%。水中饱和臭氧含量是普通曝气方式的4-5倍，其氧化还原电位可达到8.28V，普通曝气方式下臭氧的氧化还原电位仅为2.07V，微纳气泡臭氧在罐中集中攻击经活性炭吸附富集的有机污染物，具有更好的经济效益。

附图说明

图1为本实用新型连接示意图。

具体实施方式

如图1所示的一种基于多级活性炭的连续流水处理系统，本实施例中将活性炭吸附罐设置为三级分别为活性炭吸附罐一2、活性炭吸附罐二3、活性炭吸附罐三4，其中分别设有活性炭填料一26、活性炭填料二36和活性炭填料三46，三个活性炭吸附罐的进水口一分别通过原水进水阀一21、原水进水阀二31、原水进水阀三41与原水箱1连接，原水箱1通过泵一11将废水注入活性炭吸附罐中，三个活性炭吸附罐的出水口一分别通过净水出水阀一23、净水出水阀二33、净水出水阀三43与净水箱6连接，将处理后的水注入净水箱6中储存，前一个活性炭吸附罐的出水口二通过阀门与后一个活性炭吸附罐的进水口二连接，具体的，活性炭吸附罐一2的出水口二通过连接阀门一22与活性炭吸附罐二3的进水口二连接，活性炭吸附罐二3的出水口二通过连接阀门二32与活性炭吸附罐三4的进水口二连接，最后一个活性炭吸附罐的出水口二通过阀门与第一个活性炭吸附罐的进水口二连接，也就是说，活性炭吸附罐三4的出水口二通过连接阀门三42与活性炭吸附罐一2的进水口二连接。另外，连接出水口二和进水口二的管道还与COD检测仪5连接，可以通过COD检测仪5来监控出水质量，从而判断是否需要进行再生。

为保证活性炭能够有效再生，可以选用催化剂复合活性炭，当然也可以使用常规活性炭，催化剂复合活性炭制作方式：（1）取一定量粒度均匀的颗粒活性炭100kg；（2）制备复合催化剂浸渍液：将1.5kg纯度高于99.99%的MnO₂，LaCoO₃，CoFe₂O₄粉末，按摩尔比10:1:1混合研磨至400目以下，加入50L纯水配置成悬浮液；（3）将颗粒活性炭浸渍于悬浮液中，并维持在90-130℃下缓慢搅拌，浸渍8-12小时，水分挥发后继续于无氧环境中烘干6-10小时；（4）将烘干的活性炭置于煅烧炉中煅烧5-15小时，煅烧温度320-650℃，用氮气维持无氧环境。（5）缓慢降温至室温，降温速度每小时低于10℃，制得催化剂复合活性炭。

为了实现再生操作，系统还包括臭氧发生器71，臭氧发生器71通过隔膜压缩机72、臭氧溶气罐73、阀门与活性炭吸附罐的再生液进口连接，臭氧溶气罐73上安装有压力表731，三个活性炭吸附罐分别通过再生液进水阀一24、再生液进水阀二34、再生液进水阀三43与臭氧溶气罐73连接，分别用于控制再生液进入活性炭吸附罐中进行再生，三个活性炭吸附罐的再生液出口通过再生液排出阀一25、再生液排出阀二35、再生液排出阀三45与再生废水箱8、臭氧尾气破坏装置81连接。另外，可以使净水箱6与臭氧溶气罐73连接，通过净水箱6提供臭氧溶气罐73所需的水。

下面结合实际情况介绍本系统的使用方式：

电子行业工业园区三级出水：水量350-410m³/h，COD（化学需氧量）32-47mg/L，pH为6.9-7.2，TN（总氮）7.3-12.8mg/L，TP（总磷）0.1-0.3mg/L。

待处理水置于原水槽1中，开启活性炭吸附罐一2原水进水阀一21、连接阀门一22、活性炭吸附罐二3净水出水阀二33，其余阀门全部关闭，经进水泵提升进入活性炭吸附罐一2，经吸附后经连接阀门一22进入活性炭吸附罐二3进行二级吸附，吸附完成后经净水出水阀二33流入净水箱6，出水COD＜20mg/L。此时活性炭吸附罐三4全部进出水阀门关闭，处于备用状态。在处理水过程中可以通过COD检测仪5监控活性炭吸附罐一2出水质量，当COD检测仪5显示COD高于30mg/L时，说明活性炭吸附罐一2处理效果减弱，然而由于活性炭吸附罐二3的存在，不会导致污染物的穿透，仍能保证出水质量，此时关闭原水进水阀一21、连接阀门一22和净水出水阀二33，开启活性炭吸附罐二3原水进水阀二31、连接阀门二32、活性炭吸附罐三4的净水出水阀三43，使活性炭吸附罐二3作为一级吸附段，活性炭吸附罐三4作为二级吸附段进继续行水处理。

活性炭吸附罐一2准备进行原位再生，启动臭氧发生器71，产生的臭氧经隔膜压缩机72压入臭氧溶气罐73，净水箱6中的水经回流泵压入臭氧溶气罐73，在臭氧溶气罐73内臭氧气体可以与净水经射流器在罐内充分混合，罐内压力控制在0.5±0.05Mpa。开启活性炭吸附罐一2再生液进水阀一24、再生液排出阀一25，臭氧溶气水进入活性炭吸附罐一2底部释放器27释放，可以形成纳米级臭氧气泡，由底部向上升流，维持上升流速4-8m/h使活性炭填料处于流化状态,再生液经再生液排出阀一25流至再生废水箱8。水中臭氧溶解度为2-15mg/L，高于普通臭氧溶解度，维持臭氧浓度5-8mg/L,臭氧经负载在活性炭表面的催化剂活化后产生自由基，自由基与活性炭吸附富集的有机物质发生氧化反应生成水和CO₂等物质脱离活性炭表面，从而释放活性炭的吸附容量。再生处理1.5~8小时，再生活性炭的吸附容量恢复至初始活性炭的90％左右，停止臭氧发生器71和回流泵74的运行，关闭再生液进水阀一24、再生液排出阀一25，活性炭吸附罐一2完成活性炭再生可做备用。

类似的，通过COD检测仪5监控活性炭吸附罐二3出水质量，当COD检测仪5显示COD高于30mg/L时，关闭活性炭吸附罐二3进原水进水阀二31、连接阀门二32、活性炭吸附罐三4的净水出水阀三43，开启活性炭吸附罐三4原水进水阀三41、连接阀门三42、开启活性炭吸附罐一2净水出水阀一23，使活性炭吸附罐三4作为一级吸附段，活性炭吸附罐一2作为二级吸附段进继续行水处理。活性炭吸附罐二3进行原位再生后作为备用，步骤同上。

类似的，通过COD检测仪5监控活性炭吸附罐三4出水质量，当COD检测仪5显示COD高于30mg/L时，关闭活性炭吸附罐三4原水进水阀三41、连接阀门三42、关闭活性炭吸附罐一2净水出水阀一23，开启活性炭吸附罐一2原水进水阀一21、连接阀门一22、活性炭吸附罐二3净水出水阀二33，使活性炭吸附罐一2作为一级吸附段，活性炭吸附罐二3作为二级吸附段进继续行水处理。活性炭吸附罐三4进行原位再生后作为备用，步骤同上。

如此循环操作，实现两级吸附与原位再生同步进行，保证运行稳定出水达标。

另外，活性炭吸附罐一2、活性炭吸附罐二3、活性炭吸附罐三4分别安装有释放器一27、释放器二37、释放器三47用于均匀分布再生液，其侧部分别安装有手孔一28、手孔二38、手孔三48、手孔四29、手孔五39和手孔六49，便于对活性炭吸附罐内部进行操作。

通过采用上述方式，可以达到以下效果：（1）本专利采用3段式设计，工作时2段实行两级串联吸附，另1段备用。两级串联吸附时第一级吸附饱和后（COD检测仪5报警），后一级切换为两级串联吸附的第一级，备用段切换为两级串联吸附的第二级，可始终保持第二级吸附段较高的吸附能力，出水稳定可靠。切换后吸附饱和段可同步进行原位再生恢复吸附容量，无需进行填料的装卸，无需高温高压设备。

（2）本专利采用臭氧氧化法进行原位再生，仅需在活性炭吸附罐底部增加臭氧释放相关装置，无需高温设备和活性炭的异位转移。与常规臭氧氧化相比，本专利在臭氧发生器71后增加隔膜压缩机72和臭氧溶气罐73，使臭氧处于加压溶气状态，经布置于活性炭吸附罐底部的释放器后，形成纳米级气泡，可大幅提升臭氧在水中的传质效率，提高臭氧利用率3～5倍。臭氧在罐中集中攻击经活性炭吸附富集的有机污染物，具有更好的经济效益。

（3）另外，本专利中的活性炭采用催化剂复合活性炭，颗粒活性炭经特殊处理负载过渡金属、稀有金属、稀土金属组分，正常工作时，水中的有机物可被吸附在这些催化剂表面，形成有亲和性的表面螯合物，可以提高活性炭的吸附容量。进行臭氧再生时，负载的催化剂可以催化活化臭氧分子，增加水中产生的OH自由基浓度，氧化效率比单纯臭氧氧化提高2～4倍。

以上，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本实用新型所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种基于多级活性炭的连续流水处理系统，其包括活性炭吸附罐，所述活性炭吸附罐的进水口一通过阀门与原水箱连接，所述活性炭吸附罐的出水口一通过阀门与净水箱连接，其特征在于：其还包括臭氧发生器，所述臭氧发生器通过隔膜压缩机、臭氧溶气罐、阀门与所述活性炭吸附罐的再生液进口连接，所述活性炭吸附罐的再生液出口通过阀门与臭氧尾气破坏装置连接，所述活性炭吸附罐分别为活性炭吸附罐一、活性炭吸附罐二……活性炭吸附罐N，N为大于等于三的整数，前一个活性炭吸附罐的出水口二通过阀门与后一个活性炭吸附罐的进水口二连接，最后一个活性炭吸附罐的出水口二通过阀门与第一个活性炭吸附罐的进水口二连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于多级活性炭的连续流水处理系统，其特征在于：所述净水箱与所述臭氧溶气罐连接。

3.根据权利要求1所述的一种基于多级活性炭的连续流水处理系统，其特征在于：所述活性炭吸附罐的再生液出口与臭氧尾气破坏装置之间还连接有再生废水箱。

4.根据权利要求1-3任一所述的一种基于多级活性炭的连续流水处理系统，其特征在于：连接所述出水口二和所述进水口二的管道还与COD检测仪连接。

5.根据权利要求1所述的一种基于多级活性炭的连续流水处理系统，其特征在于：所述活性炭吸附罐的侧部设有手孔。

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